Lo que vas a aprender
Todo ser vivo, desde una bacteria hasta una ballena azul, está formado por células. En esta lección vas a aprender:
- la teoría celular y la diferencia entre células simples (procariotas) y complejas (eucariotas);
- los principales organelos y la función de cada uno, y en qué se diferencian las células vegetales y animales;
- los niveles de organización: célula → tejido → órgano → sistema de órganos → organismo;
- cómo las células especializadas tienen estructuras que corresponden a su función;
- cómo se dividen las células por mitosis (crecimiento y reparación) y por meiosis (formación de espermatozoides y óvulos).
Cómo aparece en el GED®: las Ciencias de la vida son alrededor del 40% del examen de Ciencias, y las preguntas sobre células son comunes. Por lo general verás un diagrama de una célula con rótulos, una tabla de tipos de células, una gráfica de las células en cada etapa de la división o una lectura corta sobre un experimento, y tendrás que identificar una estructura, comparar dos células, interpretar datos o elegir la conclusión que apoya la evidencia. Habrá preguntas de opción múltiple, de menú desplegable, de arrastrar y soltar, y de zona activa (hot spot).
Vocabulario clave
- célula — la unidad más pequeña que puede realizar todos los procesos de la vida (una sola bacteria es una célula).
- teoría celular — todos los seres vivos están formados por células; la célula es la unidad básica de la vida; todas las células provienen de células que ya existen.
- procariota — una célula sin núcleo y sin organelos rodeados de membrana (bacterias).
- eucariota — una célula con núcleo y con organelos rodeados de membrana (plantas, animales, hongos, protistas).
- organelo — un "pequeño órgano" dentro de la célula que tiene una función específica (mitocondria, cloroplasto).
- núcleo — guarda el ADN de la célula y controla sus actividades.
- membrana celular — límite delgado y flexible que controla lo que entra y sale de la célula (todas las células tienen una).
- pared celular — capa rígida por fuera de la membrana que sostiene y protege (plantas, hongos, bacterias; no animales).
- mitocondria (plural mitocondrias) — libera la energía del azúcar en forma de ATP (respiración celular).
- cloroplasto — capta la energía de la luz para producir azúcar (fotosíntesis); se encuentra en plantas y algas.
- vacuola — saco de almacenamiento; las células vegetales tienen una vacuola central grande que guarda agua.
- tejido — un grupo de células parecidas que hacen la misma función (tejido muscular).
- órgano — varios tejidos que trabajan juntos (corazón, hoja).
- sistema de órganos — órganos que trabajan juntos (sistema digestivo).
- célula especializada — una célula cuya forma y partes sirven para una sola función (una célula nerviosa es larga para transmitir señales).
- mitosis — división que produce 2 células idénticas; sirve para el crecimiento y la reparación.
- meiosis — división que produce 4 células sexuales, cada una con la mitad de los cromosomas.
- cromosoma — una hebra de ADN muy enrollada que lleva muchos genes.
- diploide (2n) / haploide (n) — el número completo de cromosomas (células del cuerpo humano: 46) / la mitad de ese número (espermatozoide u óvulo humano: 23).
- gameto — una célula sexual: espermatozoide u óvulo.
1. La teoría celular y dos tipos de células
Hacia el siglo XIX, los microscopios mejorados dieron a los científicos suficiente evidencia para formular la teoría celular:
- Todos los seres vivos están formados por una o más células.
- La célula es la unidad básica de estructura y función de los seres vivos.
- Todas las células provienen de células que ya existían.
La tercera parte acabó con la vieja idea de la generación espontánea (que la vida podía surgir del lodo o de la carne podrida). La teoría celular es una verdadera teoría científica: una explicación amplia respaldada por una enorme cantidad de evidencia.
Dos tipos básicos de células
| Característica | Célula procariota | Célula eucariota |
|---|---|---|
| Núcleo | No (el ADN flota en el citoplasma) | Sí |
| Organelos rodeados de membrana | No | Sí (mitocondrias, etc.) |
| Ejemplos | Bacterias | Plantas, animales, hongos, protistas |
Los dos tipos tienen membrana celular, citoplasma, ribosomas y ADN.
Ejemplo: una célula tiene pared celular, ribosomas y ADN, pero no tiene núcleo. Tiene que ser una procariota, como una bacteria. Tener pared celular no basta para que sea una célula vegetal.
2. Los organelos: los trabajadores de la célula
Cada organelo de una célula eucariota tiene una función.
| Organelo | Función |
|---|---|
| Núcleo | Guarda el ADN; dirige la célula |
| Membrana celular | Controla lo que entra y sale |
| Citoplasma | Contiene los organelos; aquí ocurren muchas reacciones |
| Mitocondrias | Liberan la energía del azúcar (producen ATP) |
| Ribosomas | Fabrican proteínas |
| Retículo endoplasmático (RE) | Transporta materiales; el RE rugoso ayuda a fabricar proteínas |
| Aparato de Golgi | Empaca y envía proteínas |
| Lisosomas | Descomponen desechos y partes gastadas |
| Vacuola | Guarda agua, alimento y desechos |
| Cloroplasto (plantas) | Produce azúcar usando la energía de la luz |
| Pared celular (plantas) | Sostiene y protege |
Células vegetales y células animales
| Estructura | Célula vegetal | Célula animal |
|---|---|---|
| Membrana celular, núcleo, mitocondrias, ribosomas | Sí | Sí |
| Pared celular | Sí (hecha de celulosa) | No |
| Cloroplastos | Sí (en las partes verdes) | No |
| Vacuola | Una vacuola central grande | Pequeña o ninguna |
| Forma | Cuadrada, fija | Redondeada, flexible |
Ejemplo: las plantas tienen tanto cloroplastos como mitocondrias. Los cloroplastos guardan la energía de la luz en el azúcar; luego las mitocondrias liberan la energía de ese azúcar. Una respuesta incorrecta común dice que las plantas tienen cloroplastos en lugar de mitocondrias.
3. Niveles de organización y células especializadas
En un organismo de muchas células, las células se organizan en niveles. Cada nivel se forma a partir del anterior:
célula → tejido → órgano → sistema de órganos → organismo
| Nivel | Ejemplo (ser humano) | Ejemplo (planta) |
|---|---|---|
| Célula | Célula muscular | Célula de la hoja |
| Tejido | Tejido muscular cardíaco | Tejido fotosintético |
| Órgano | Corazón | Hoja |
| Sistema de órganos | Sistema circulatorio | Sistema caulinar (tallo y hojas) |
| Organismo | Una persona | Una planta de tomate |
Los seres humanos tienen cuatro tipos principales de tejido: epitelial (cubre y reviste superficies, como la piel), conectivo (sostiene y une, como el hueso y la sangre), muscular (produce movimiento) y nervioso (transmite señales). Un órgano como el estómago contiene los cuatro.
Células especializadas: la forma corresponde a la función. Todas las células del cuerpo tienen el mismo ADN, pero usan genes distintos y desarrollan formas y partes distintas.
| Célula | Característica especial | Cómo ayuda |
|---|---|---|
| Glóbulo rojo | Forma de disco, lleno de hemoglobina, sin núcleo en los mamíferos | Transporta más oxígeno; pasa por vasos muy pequeños |
| Célula nerviosa (neurona) | Ramificaciones largas y delgadas | Transmite señales a grandes distancias |
| Célula muscular | Muchas mitocondrias; proteínas que se contraen | Aporta energía para el movimiento |
| Espermatozoide | Cola (flagelo); mitocondrias en la pieza intermedia | Nada hacia el óvulo |
| Célula de pelo radicular (planta) | Prolongación larga y delgada | Gran área superficial para absorber agua |
4. Cómo se dividen las células: el ciclo celular, la mitosis y la meiosis
El ciclo celular tiene dos partes principales:
- Interfase (la mayor parte del ciclo): la célula crece, hace su trabajo y copia su ADN.
- Mitosis (división del núcleo) y citocinesis (división del citoplasma).
La mitosis tiene cuatro etapas, que a menudo se recuerdan como PMAT:
- Profase: los cromosomas se condensan y se hacen visibles.
- Metafase: los cromosomas se alinean en el medio.
- Anafase: las copias se separan y van a los extremos opuestos.
- Telofase: se forman dos núcleos nuevos; luego la célula se divide.
Cuando un tejido tiene muchas células repartidas al azar en estas etapas, la fracción de células en una etapa permite estimar la fracción del tiempo que dura esa etapa. Como la mayoría de las células están en interfase, la interfase es la parte más larga del ciclo.
La meiosis produce gametos. Tiene dos divisiones (meiosis I y II) después de una sola copia del ADN, así que una célula diploide produce cuatro células haploides. En la meiosis I, los cromosomas que forman pareja pueden entrecruzarse (intercambiar pedazos), y las parejas se separan al azar. Los dos pasos crean variedad genética.
| Mitosis | Meiosis | |
|---|---|---|
| Propósito | Crecimiento, reparación, reproducción asexual | Producir espermatozoides y óvulos |
| Número de divisiones | 1 | 2 |
| Células producidas | 2 | 4 |
| Número de cromosomas | Igual que la célula madre (2n) | La mitad que la célula madre (n) |
| Genéticamente | Idénticas a la célula madre | Distintas de la célula madre y entre sí |
| Ejemplo humano | Célula de piel de 46 → dos células de 46 | Célula de 46 → cuatro gametos de 23 |
En la fecundación, 23 + 23 = 46: la meiosis mantiene constante el número de cromosomas de una generación a la siguiente. Cuando fallan los controles del ciclo celular, las células pueden dividirse sin control. Eso es lo que ocurre en el cáncer.
Cómo estimar el tiempo que dura una etapa
Cuando las células se dividen de forma independiente, usa:
\text{tiempo en la etapa} = \frac{\text{células en la etapa}}{\text{total de células contadas}} \times \text{duración del ciclo completo}y
\text{porcentaje en la etapa} = \frac{\text{células en la etapa}}{\text{total de células}} \times 100Números de cromosomas: haploide n = \dfrac{2n}{2}. En los seres humanos, 2n = 46 y n = 23.
El examen de Ciencias del GED® no tiene hoja de fórmulas; aprende la idea de la parte sobre el todo. Para cambiar horas decimales a minutos, multiplica por 60.
Ejemplo resuelto 1: Identificar el tipo de célula a partir de una tabla
Estímulo: una científica anotó qué estructuras observó en tres células desconocidas.
| Estructura | Célula 1 | Célula 2 | Célula 3 |
|---|---|---|---|
| Membrana celular | Sí | Sí | Sí |
| Núcleo | Sí | No | Sí |
| Pared celular | Sí | Sí | No |
| Cloroplastos | Sí | No | No |
Pregunta: ¿Qué célula es probablemente una bacteria?
Pensando en voz alta:
- Una bacteria es una procariota, y la característica clave de una procariota es que no tiene núcleo.
- Revisa la fila del núcleo: solo la Célula 2 dice "No". La Célula 2 es la bacteria.
- No te dejes engañar por la pared celular. La Célula 1 también tiene pared, pero su núcleo y sus cloroplastos indican que es una célula vegetal.
Respuesta: la Célula 2.
Ejemplo resuelto 2: Razonar con datos del ciclo celular
Estímulo: en una muestra de 100 células de piel de un ratón que se estaban dividiendo, un estudiante contó 85 en interfase, 9 en profase, 2 en metafase, 2 en anafase y 2 en telofase. El ciclo celular completo dura 20 horas.
Pregunta: ¿Aproximadamente cuánto dura la profase?
Pensando en voz alta:
- La fracción de células en una etapa permite estimar la fracción del tiempo. Profase: \dfrac{9}{100} = 0.09.
- Multiplica por el ciclo completo: 0.09 \times 20\text{ h} = 1.8\text{ h}.
- Convierte si las opciones están en minutos: 1.8 \times 60 = 108 minutos.
- Descarta las trampas: "9 horas" toma el conteo como si fueran horas; "12 horas" usa solo las 15 células que se están dividiendo (\tfrac{9}{15} \times 20). El todo son las 100 células.
Respuesta: alrededor de 1.8 horas (108 minutos).
Ejemplo resuelto 3: Números de cromosomas en la mitosis y la meiosis
Estímulo: las células del cuerpo de un perro tienen 78 cromosomas.
Pregunta: ¿Cuántos cromosomas hay en (a) una célula de piel de perro producida por mitosis y (b) un espermatozoide de perro?
Pensando en voz alta:
- La mitosis copia exactamente la célula madre, así que (a) tiene 78.
- Los espermatozoides son gametos producidos por meiosis, que reduce el número a la mitad: 78 \div 2 = 39. Entonces (b) tiene 39.
- Comprueba con la fecundación: espermatozoide 39 + óvulo 39 = 78 en la primera célula del cachorro ✓
- Una trampa común es 19.5 (dividir a la mitad dos veces). La meiosis reduce el número a la mitad solo una vez, porque la meiosis II solo separa los cromosomas ya copiados.
Respuesta: (a) 78, (b) 39.
Ejemplo resuelto 4: La estructura corresponde a la función
Estímulo: un espermatozoide tiene una cola larga (flagelo) que se mueve como un látigo de un lado a otro. Justo detrás de la cabeza hay una "pieza intermedia" llena de mitocondrias enrolladas alrededor de la base de la cola.
Pregunta: ¿Cuál es la razón más probable de que haya tantas mitocondrias en la pieza intermedia?
A. Para guardar el ADN del padre B. Para dar energía a la cola para que se mueva C. Para producir azúcar a partir de la luz del sol D. Para proteger al espermatozoide de las infecciones
Pensando en voz alta:
- Las mitocondrias liberan energía (ATP). Pregúntate: ¿qué parte del espermatozoide necesita mucha energía? La cola que se mueve.
- Su ubicación justo en la base de la cola apoya fuertemente esta idea.
- Descarta: el ADN se guarda en el núcleo (en la cabeza), así que A es incorrecta; producir azúcar con la luz es la función del cloroplasto, así que C es incorrecta; el estímulo no menciona ninguna infección, así que D es incorrecta.
Respuesta: B.
Errores comunes que debes evitar
- "Las plantas tienen cloroplastos en lugar de mitocondrias." Incorrecto: las células vegetales tienen ambos. Los cloroplastos producen azúcar; las mitocondrias liberan su energía.
- "Toda célula con pared celular es una célula vegetal." Incorrecto: las bacterias y los hongos también tienen pared. Fíjate si hay núcleo (las bacterias no tienen) y cloroplastos (los hongos no tienen).
- Dividir a la mitad dos veces en la meiosis. Incorrecto: los gametos humanos tienen 23 cromosomas, no 11.5. Una copia del ADN más dos divisiones da como resultado final la mitad.
- Confundir los propósitos. La mitosis sirve para el crecimiento y la reparación, y sus células son idénticas. La meiosis produce gametos, y sus células son distintas. Una herida en la piel sana por mitosis.
- Poner los niveles en el orden equivocado. Orden incorrecto: órgano → tejido. Correcto: célula → tejido → órgano → sistema de órganos → organismo. Un organelo está dentro de la célula, por debajo del nivel de célula.
- Usar el total equivocado en problemas de conteo de células. La fracción del tiempo en una etapa usa todas las células contadas, incluidas las de interfase, no solo las que se están dividiendo.
Estrategia para el examen: preguntas sobre células
- Lee la pregunta antes del estímulo. Así sabrás si necesitas una estructura, una comparación, un número o una conclusión.
- En los diagramas, lee todos los rótulos y la leyenda. Los símbolos como 2n y n, o las zonas sombreadas, muchas veces contienen la respuesta.
- Compara, no solo hagas una lista. Para distinguir dos células, usa características que solo tiene una de ellas. Las características compartidas no son evidencia.
- Traduce la función al organelo: "energía de los alimentos" significa mitocondrias; "usa la luz del sol" significa cloroplasto; "controla lo que entra" significa membrana celular; "contiene ADN" significa núcleo.
- Con datos, calcula una fracción rápida. 180 de 200 es 90%. Escribe las unidades en cada paso y recuerda que 1 hora = 60 minutos.
- Cuidado con las palabras absolutas (siempre, nunca, solo, todos). La biología tiene excepciones (los glóbulos rojos de los mamíferos no tienen núcleo), así que las opciones absolutas muchas veces son incorrectas.
- Rechaza las opciones que agregan información que el texto nunca dio, aunque suenen científicas.
Compruébalo
Two Cells Under the Microscope
A student looked at two kinds of cells under a light microscope. One sample was scraped gently from the inside of her cheek. The other was a thin leaf from a pond plant. She drew one cell from each sample, labeled the structures she could see, and named the drawings Cell X and Cell Y. Later she realized she had forgotten to write down which drawing came from which sample.
Her teacher reminded her that all plant and animal cells share some structures, such as a cell membrane, cytoplasm, a nucleus and mitochondria. Other structures are found only in certain kinds of cells, so they can be used as clues.
Which statement correctly identifies Cell Y and gives evidence from the diagram that supports it?
Pista
Look for structures that appear in only one of the two drawings. Structures found in both cells cannot tell them apart.
Solución paso a paso
Where the answer comes from: the passage says all plant and animal cells share "a cell membrane, cytoplasm, a nucleus and mitochondria," so those structures cannot tell the cells apart. The diagram shows that only Cell Y has a cell wall (the thick outer border) and chloroplasts (the green ovals). Cell X has neither.
Step by step:
- List what both cells have: cell membrane, cytoplasm, nucleus, mitochondria. These are useless as clues.
- List what only Cell Y has: cell wall, chloroplasts, one large central vacuole.
- Cell walls and chloroplasts are found in plant cells, not animal cells. So Cell Y is the leaf cell, and Cell X is the cheek cell.
Answer: Cell Y came from the leaf, because it has a cell wall and chloroplasts.
Tip: when a question asks for evidence, the evidence must actually distinguish the choices. A true fact that applies to both cells (both have a nucleus) is not evidence.
Explicación
De dónde sale la respuesta: el texto dice que todas las células de plantas y animales comparten "una membrana celular, citoplasma, un núcleo y mitocondrias", así que esas estructuras no sirven para distinguir las células. El diagrama muestra que solo la Célula Y (Cell Y) tiene pared celular (cell wall) (el borde exterior grueso) y cloroplastos (chloroplasts) (los óvalos verdes). La Célula X (Cell X) no tiene ninguno de los dos.
Paso a paso:
- Haz una lista de lo que tienen las dos células: membrana celular, citoplasma, núcleo, mitocondrias. Esto no sirve como pista.
- Haz una lista de lo que solo tiene la Célula Y: pared celular, cloroplastos y una vacuola central grande.
- La pared celular y los cloroplastos se encuentran en las células vegetales, no en las animales. Entonces la Célula Y es la célula de la hoja, y la Célula X es la célula de la mejilla.
Respuesta: La Célula Y vino de la hoja, porque tiene pared celular y cloroplastos.
Consejo: cuando una pregunta pide evidencia, la evidencia tiene que distinguir realmente entre las opciones. Un dato cierto que se aplica a las dos células (las dos tienen núcleo) no es evidencia.
Ver en español
Texto: Dos células bajo el microscopio
Una estudiante observó dos tipos de células con un microscopio óptico. Una muestra la raspó con cuidado del interior de su mejilla. La otra era una hoja delgada de una planta de estanque. Dibujó una célula de cada muestra, rotuló las estructuras que podía ver y llamó a los dibujos Célula X y Célula Y. Más tarde se dio cuenta de que había olvidado anotar qué dibujo venía de qué muestra.
Su maestra le recordó que todas las células vegetales y animales comparten algunas estructuras, como la membrana celular, el citoplasma, el núcleo y las mitocondrias. Otras estructuras se encuentran solo en ciertos tipos de células, así que se pueden usar como pistas.
Pregunta
¿Qué afirmación identifica correctamente la Célula Y y da evidencia del diagrama que lo apoye?
Opciones
Pista
Busca estructuras que aparezcan en solo uno de los dos dibujos. Las estructuras que están en las dos células no sirven para distinguirlas.
Compruébalo
Two Cells Under the Microscope
A student looked at two kinds of cells under a light microscope. One sample was scraped gently from the inside of her cheek. The other was a thin leaf from a pond plant. She drew one cell from each sample, labeled the structures she could see, and named the drawings Cell X and Cell Y. Later she realized she had forgotten to write down which drawing came from which sample.
Her teacher reminded her that all plant and animal cells share some structures, such as a cell membrane, cytoplasm, a nucleus and mitochondria. Other structures are found only in certain kinds of cells, so they can be used as clues.
Click on a structure in Cell Y where the energy of sunlight is captured and used to make sugar.
Haz clic en la figura para marcar tu respuesta (o selecciónala y usa las flechas del teclado).
Pista
The process that uses light energy to make sugar is photosynthesis. Which organelle carries it out, and which cell in the diagram has it?
Solución paso a paso
Where the answer comes from: the diagram labels two green ovals in Cell Y as chloroplasts. Chloroplasts are the organelles where photosynthesis happens: they capture light energy and use it to build sugar from carbon dioxide and water.
Step by step:
- Translate the question: "captures sunlight and makes sugar" = photosynthesis.
- Recall the organelle: photosynthesis takes place in chloroplasts.
- Find it in Cell Y: the green ovals, one below the nucleus at the lower left and one at the bottom center. Either one is correct.
- Avoid the traps: the mitochondrion releases energy from sugar (cellular respiration), the opposite job; the nucleus holds DNA; the vacuole stores water and dissolved materials.
Answer: click either chloroplast in Cell Y.
Tip: pair the two energy organelles: chloroplasts store light energy in sugar; mitochondria release that energy from sugar as ATP.
Explicación
De dónde sale la respuesta: el diagrama marca dos óvalos verdes de la Célula Y como cloroplastos (chloroplast). Los cloroplastos son los organelos donde ocurre la fotosíntesis: captan la energía de la luz y la usan para producir azúcar a partir de dióxido de carbono y agua.
Paso a paso:
- Traduce la pregunta: "capta la luz del sol y produce azúcar" = fotosíntesis.
- Recuerda el organelo: la fotosíntesis ocurre en los cloroplastos.
- Encuéntralo en la Célula Y: los óvalos verdes, uno debajo del núcleo, abajo a la izquierda, y otro abajo en el centro. Cualquiera de los dos es correcto.
- Evita las trampas: la mitocondria (mitochondrion) libera energía del azúcar (respiración celular), el trabajo contrario; el núcleo (nucleus) guarda el ADN; la vacuola (vacuole) almacena agua y materiales disueltos.
Respuesta: haz clic en cualquiera de los dos cloroplastos de la Célula Y.
Consejo: piensa en los dos organelos de la energía como pareja: los cloroplastos almacenan la energía de la luz en el azúcar; las mitocondrias liberan esa energía del azúcar en forma de ATP.
Ver en español
Texto: Dos células bajo el microscopio
Una estudiante observó dos tipos de células con un microscopio óptico. Una muestra la raspó con cuidado del interior de su mejilla. La otra era una hoja delgada de una planta de estanque. Dibujó una célula de cada muestra, rotuló las estructuras que podía ver y llamó a los dibujos Célula X y Célula Y. Más tarde se dio cuenta de que había olvidado anotar qué dibujo venía de qué muestra.
Su maestra le recordó que todas las células vegetales y animales comparten algunas estructuras, como la membrana celular, el citoplasma, el núcleo y las mitocondrias. Otras estructuras se encuentran solo en ciertos tipos de células, así que se pueden usar como pistas.
Pregunta
Haz clic en una estructura de la Célula Y (Cell Y) donde se capta la energía de la luz del sol y se usa para producir azúcar.
Pista
El proceso que usa la energía de la luz para producir azúcar es la fotosíntesis. ¿Qué organelo la realiza y qué célula del diagrama lo tiene?
Resumen
- Teoría celular: todos los seres vivos están formados por células; la célula es la unidad básica de la vida; todas las células provienen de células que ya existen.
- Las procariotas (bacterias) no tienen núcleo; las eucariotas sí. Las células vegetales tienen además pared celular, cloroplastos y una vacuola grande, pero también tienen mitocondrias.
- Relaciona funciones con organelos: núcleo = ADN/control, mitocondrias = energía, cloroplastos = fotosíntesis, ribosomas = proteínas, membrana = portero.
- Niveles: célula → tejido → órgano → sistema de órganos → organismo. Las células especializadas tienen formas y partes que corresponden a su función.
- Mitosis: 1 división, 2 células 2n idénticas, para el crecimiento y la reparación. Meiosis: 2 divisiones, 4 gametos n distintos. La fecundación restablece el número 2n.
- En las preguntas con datos, la fracción de células en una etapa permite estimar la fracción del tiempo en esa etapa. Usa todas las células como el todo.